CN107105366B - 一种多通道回声消除电路、方法和智能设备 - Google Patents

一种多通道回声消除电路、方法和智能设备 Download PDF

Info

Publication number
CN107105366B
CN107105366B CN201710452304.5A CN201710452304A CN107105366B CN 107105366 B CN107105366 B CN 107105366B CN 201710452304 A CN201710452304 A CN 201710452304A CN 107105366 B CN107105366 B CN 107105366B
Authority
CN
China
Prior art keywords
output
input
signal
echo cancellation
channel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710452304.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107105366A (zh
Inventor
朱剑
张向东
于振宇
罗志平
严栋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Goertek Inc
Original Assignee
Goertek Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Goertek Inc filed Critical Goertek Inc
Priority to CN201710452304.5A priority Critical patent/CN107105366B/zh
Publication of CN107105366A publication Critical patent/CN107105366A/zh
Priority to PCT/CN2017/115229 priority patent/WO2018227902A1/zh
Priority to US15/780,156 priority patent/US10643634B2/en
Application granted granted Critical
Publication of CN107105366B publication Critical patent/CN107105366B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04MTELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M9/00Arrangements for interconnection not involving centralised switching
    • H04M9/08Two-way loud-speaking telephone systems with means for conditioning the signal, e.g. for suppressing echoes for one or both directions of traffic
    • H04M9/082Two-way loud-speaking telephone systems with means for conditioning the signal, e.g. for suppressing echoes for one or both directions of traffic using echo cancellers
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10LSPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L21/00Speech or voice signal processing techniques to produce another audible or non-audible signal, e.g. visual or tactile, in order to modify its quality or its intelligibility
    • G10L21/02Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation
    • G10L21/0208Noise filtering
    • G10L21/0216Noise filtering characterised by the method used for estimating noise
    • G10L21/0232Processing in the frequency domain
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10LSPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L21/00Speech or voice signal processing techniques to produce another audible or non-audible signal, e.g. visual or tactile, in order to modify its quality or its intelligibility
    • G10L21/02Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation
    • G10L21/0208Noise filtering
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/02Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for preventing acoustic reaction, i.e. acoustic oscillatory feedback
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R5/00Stereophonic arrangements
    • H04R5/02Spatial or constructional arrangements of loudspeakers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R5/00Stereophonic arrangements
    • H04R5/04Circuit arrangements, e.g. for selective connection of amplifier inputs/outputs to loudspeakers, for loudspeaker detection, or for adaptation of settings to personal preferences or hearing impairments
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04SSTEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S3/00Systems employing more than two channels, e.g. quadraphonic
    • H04S3/008Systems employing more than two channels, e.g. quadraphonic in which the audio signals are in digital form, i.e. employing more than two discrete digital channels
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10LSPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L21/00Speech or voice signal processing techniques to produce another audible or non-audible signal, e.g. visual or tactile, in order to modify its quality or its intelligibility
    • G10L21/02Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation
    • G10L21/0208Noise filtering
    • G10L2021/02082Noise filtering the noise being echo, reverberation of the speech
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2227/00Details of public address [PA] systems covered by H04R27/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2227/009Signal processing in [PA] systems to enhance the speech intelligibility
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2430/00Signal processing covered by H04R, not provided for in its groups
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R27/00Public address systems
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/12Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for distributing signals to two or more loudspeakers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04SSTEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S2400/00Details of stereophonic systems covered by H04S but not provided for in its groups
    • H04S2400/01Multi-channel, i.e. more than two input channels, sound reproduction with two speakers wherein the multi-channel information is substantially preserved

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Computational Linguistics (AREA)
  • Audiology, Speech & Language Pathology (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
  • Telephone Function (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Abstract

本发明公开了一种多通道回声消除电路、方法和智能设备,电路包括信号提取电路,一端与对应扬声器的音频通道连接,从对应扬声器的音频通道中提取部分音频信号作为回声消除参考信号;信号提取电路的另一端连接隔离电路;各隔离电路相互连接后形成一噪声通道,将各信号提取电路提取的回声消除参考信号形成一路噪声信号输出给处理器,处理器根据输入的噪声信号以及麦克风采集的声音信号,将麦克风采集的声音信号减去噪声信号得到降噪后的信号。本发明多通道回声消除电路和方法,支持多声道回声消除,提高了回声消除性能,改善了多声道音频的输出音质,智能设备包括多通道回声消除电路,用户体验更佳。

Description

一种多通道回声消除电路、方法和智能设备
技术领域
本发明涉及音频信号处理技术领域,具体涉及一种多通道回声消除电路、方法和智能设备。
背景技术
随着电子信息技术和声学技术的发展以及机器人等智能硬件产品的发展,基于语音识别技术的人机交互技术越来越多的在手机、机器人、智能音响、智能电视等等产品上应用。
语音识别的人机交互,在实际应用中,遇到的第一个问题就是外部噪声的干扰,特别是产品自身扬声器播放的声音。因为扬声器跟麦克风都附着在产品上,空间上距离很近,扬声器播放的音频很轻易就通过麦克风传回到系统当中去这样用户说的语音指令就被扬声器的噪声覆盖掉了,无法给系统发送指令,系统也无法识别用户语音指令。这一现象叫做回声干扰。目前回声干扰已经成为智能硬件产品的语音交互设计中首先要解决的问题。
回声消除技术应运而生,但是目前的回声消除技术一般只支持一个扬声器、即单路噪声的消除。而实际上大部分的产品往往设计对应两个扬声器的两个声道甚至更多声道,单路噪声消除已经无法满足实际产品的需求。
发明内容
本发明提供了一种多通道回声消除电路,方法和智能设备以对多声道产品的回声进行消除,满足实际需求。
根据本发明的一个方面,提供了一种多通道回声消除电路,包括:与扬声器的音频通道对应数量的信号提取电路、隔离电路,以及处理器;
信号提取电路一端与对应扬声器的音频通道连接,用于从对应扬声器的音频通道中提取部分音频信号作为回声消除参考信号;
信号提取电路的另一端连接隔离电路,
所述隔离电路包括:第一级变压器和与所述第一级变压器的输出端连接的输出匹配网络,所述信号提取电路为输入匹配网络,对应扬声器的音频信号通过所述输入匹配网络后得到回声消除参考信号,回声消除参考信号输入到对应的第一级变压器;
所述输入匹配网络包括:第一输入电阻,第一输入电容和第二输入电阻,
第一级变压器的输入端与所述第一输入电容串联后,与所述第二输入电阻的一端以及所述第一输入电阻的一端连接,
所述第二输入电阻的另一端与所述第一级变压器的第一接地端连接,所述第一接地端与扬声器的地线连接,
所述第一输入电阻的另一端连接所述扬声器的音频信号线,
所述输出匹配网络包括:第一输出电阻,第一输出电容和第二输出电阻,
第一级变压器的输出端与所述第一输出电阻串联后,与所述第一输出电容的一端以及所述第二输出电阻的一端连接,
所述第二输出电阻的另一端与所述第一级变压器的第二接地端连接,所述第二接地端与处理器的地线连接,
所述第一输出电容的另一端与所述噪声通道连接,所述噪声通道与所述处理器的音频输入端连接;
各隔离电路相互连接后形成一噪声通道,将各信号提取电路提取的回声消除参考信号形成一路噪声信号输出给处理器,
处理器,根据输入的噪声信号以及获取的麦克风采集的声音信号,将麦克风采集的声音信号减去噪声信号,得到降噪后的信号。
根据本发明的另一个方面,提供了一种多通道回声消除方法,包括:
通过信号提取电路从各对应扬声器的音频通道中提取部分音频信号作为回声消除参考信号,其中,信号提取电路与扬声器的音频通道数量相同,信号提取电路的一端与对应扬声器的音频通道连接,信号提取电路的另一端连接隔离电路,其中包括:选取第一级变压器,在所述第一级变压器的输出端连接输出匹配网络,构建隔离电路,将输入匹配网络作为所述信号提取电路,
所述输入匹配网络包括:第一输入电阻,第一输入电容和第二输入电阻,
第一级变压器的输入端与所述第一输入电容串联后,与所述第二输入电阻的一端以及所述第一输入电阻的一端连接,
所述第二输入电阻的另一端与所述第一级变压器的第一接地端连接,所述第一接地端与扬声器的地线连接,
所述第一输入电阻的另一端连接所述扬声器的音频信号线,
所述输出匹配网络包括:第一输出电阻,第一输出电容和第二输出电阻,
第一级变压器的输出端与所述第一输出电阻串联后,与所述第一输出电容的一端以及所述第二输出电阻的一端连接,
所述第二输出电阻的另一端与所述第一级变压器的第二接地端连接,所述第二接地端与处理器的地线连接,
所述第一输出电容的另一端与所述噪声通道连接,所述噪声通道与所述处理器的音频输入端连接;
所述第一输入电容和所述第一输出电容为隔直电容,
所述第一级变压器的工作频率的范围与输出到扬声器的声音信号的频率范围一致;
将各所述输出匹配网络相互连接后形成一噪声通道,通过噪声通道将回声消除参考信号形成一路噪声信号输出给处理器;
处理器获取麦克风采集的声音信号,并根据输入的噪声信号以及获取的麦克风采集的声音信号,将麦克风采集的声音信号减去噪声信号,得到降噪后的信号。
根据本发明的又一个方面,提供了一种智能设备,该智能设备包括如前述一个方面的多通道回声消除电路。
本发明的有益效果是:本发明实施例的多通道回声消除电路,支持多声道多扬声器的产品的回声消除,通过与扬声器的音频通道对应数量的信号提取电路分别提取多个声道的音频信息,经相互连接的隔离电路形成的一噪声通道耦合成一路噪声信号后传送到处理器,如此,既能够支持多声道的回声消除,提高产品的回声消除性能,进而提高产品的人机交互准确性。又由于各隔离电路相互连接后形成一噪声通道,使得从各音频通道中提取的回声消除参考信号能汇聚成一路噪声信号,提供给处理器,使得处理器只需要具备一个接收噪声的音频接口即可,降低了对处理器的要求,节省成本;同时由于隔离电路的设计避免了多扬声器之间的串音,也改善了多扬声器输出的音质,提升了产品的市场竞争力。
附图说明
图1是本发明一个实施例的多通道回声消除电路的框图;
图2是本发明一个实施例的多通道回声消除电路的电路图;
图3是本发明另一个实施例的多通道回声消除电路的框图;
图4是本发明一个实施例的多通道回声消除方法的流程示意图;
图5是本发明一个实施例的智能设备的结构框图。
具体实施方式
回声消除是先从扬声器音频通道进行音频采集与数字处理,得到噪声样本,并从麦克风采集语音信号与噪声,通过DSP(Digital Signal Processing 数字相关处理)处理器进行音频处理,把麦克风采集到音频信号中的噪声去除,从而得到干净的用户语音信号,再传给相关的后级系统进行语音识别等。可知,回声消除对产品的语音识别和语音交互至关重要。现有技术的回声消除技术一般只应用于单声道。
有一种回声消除方案:这种方案可以应用于多声道,但是多声道直接通过信号线连接,相互之间没有足够的隔离度,扬声器之间会有声音串扰。
例如当左声道以最大音量播放,右声道静默时,由于串音的影响,从右声道的扬声器中也能听到左声道播放的音乐。同时,多声道直接连接也就意味着多个音频的地线连接在一起,会产生额外的共地噪声。这些共地噪声输送到DSP后,导致回声消除的降噪性能明显下降,同时也会出现不需要的杂音,对扬声器的音质产生不良影响。
还有一种回声消除方案:每一个扬声器的音频通道,都单独的提取噪声信号后发送给DSP进行回声消除。但是这种方式要求DSP需要有相应的多个音频端口,而且DSP的回声消除要进行多次的降噪处理,成本较高。
对此,本发明实施例提供了一种多通道回声消除电路,只需要一条噪声音频通道,成本低,并且可以去除各种不需要的音频噪声干扰。本发明技术方案的设计构思在于设置隔离电路,例如在隔离电路中采用变压器,变压器的工作原理是电感耦合,常用于变换电压或变换负载的阻抗。通过将变压器的工作频率范围设置为10~20000Hz,与扬声器的声音信号的频率范围重合,能够实现音频信号的转换和反向隔离,提高降噪效果。
参见图1,为本发明一个实施例的多通道回声消除电路的框图,本实施例的多通道回声消除电路包括:与扬声器的音频通道对应数量的信号提取电路101、隔离电路102,以及处理器103;
信号提取电路101一端与对应扬声器的音频通道连接,用于从对应扬声器的音频通道中提取部分音频信号作为回声消除参考信号;
信号提取电路101的另一端连接隔离电路102;
各隔离电路102相互连接后形成一噪声通道,将各信号提取电路101提取的回声消除参考信号形成一路噪声信号输出给处理器103,
处理器103,根据输入的噪声信号以及获取的麦克风采集的声音信号,将麦克风采集的声音信号减去噪声信号,得到降噪后的信号。
由图1所示可知,本发明实施例的回声消除电路,利用与各扬声器的音频通道连接的信号提取电路,从扬声器的音频信号中提取部分信号作为回声消除参考信号,然后经过与信号提取电路连接的隔离电路输出给处理器,由于各个隔离电路相连接,从而可以将回声消除参考信号形成一路噪声信号,通过一个噪声通道将这一路噪声信号发送给处理器供其进行降噪处理。这样处理器只需要一个音频端口来接收隔离电路输出的一路噪声信号,不需要设置多个音频端口,降低了对处理器的要求,节省了成本。另外,本实施例中各音频通道的信号提取电路是隔离的,信号提取相互不影响,在提取回声消除参考信号后再经过相连接的隔离电路形成噪声通道,经噪声通道将将形成的一路噪声信号输出给处理器,避免了多声音通道直接连接进行信号提取时串音的影响,也避免了额外的共地噪声的产生,从而提高了回声消除的降噪性能,并保证了扬声器的音质。
需要说明的是,图1中是以两声道,以及与两个声道对应的两个信号提取电路和两个隔离电路为例进行的说明,但本发明的实施例不限于此。
如图2所示,本实施例中隔离电路包括:第一级变压器(如图2中示意的变压器N1)和与第一级变压器的输出端连接的输出匹配网络22,信号提取电路为输入匹配网络21,对应扬声器(例如,左扬声器)的音频信号通过输入匹配网络21后得到回声消除参考信号,回声消除参考信号输入到对应的第一级变压器,各输出匹配网络22相互连接后形成一噪声通道23,将回声消除参考信号形成一路噪声信号输出给处理器。
需要强调的是,本实施例的第一级变压器选取低频变压器,变压器的工作频率的范围与输出到扬声器的声音信号的频率范围一致。例如,将变压器的工作频率范围设置在10~20000Hz范围内,与扬声器的声音信号的频率范围一致,以实现音频信号的转换和反向隔离。
输入匹配网络和输出匹配网络通过无源元件组成,无源元件包括电阻、电容。参见图2,本实施例中,输入匹配网络21包括:第一输入电阻(图2 中示意的电阻R11),第一输入电容(图2中示意的电容C11)和第二输入电阻(图2中示意的电阻R12),
第一级变压器(如图2中示意的变压器N1)的输入端与第一输入电容 C11串联后,与第二输入电阻R12的一端以及第一输入电阻R11的一端连接,第二输入电阻R12的另一端与第一级变压器N1的第一接地端连接,第一接地端与扬声器(如左扬声器)的地线(即图2中示意的GND3)连接,第一输入电阻R11的另一端连接扬声器的音频信号线。即第一级变压器N1的输入端与第一输入电容C11串联后,再与第二输入电阻R12并联,最后再串联第一输入电阻R11。
输出匹配网络22包括:第一输出电阻(图2中示意的电阻R31),第一输出电容(图2中示意的电容C32)和第二输出电阻(图2中示意的电阻R32)。
第一级变压器(如图2中示意的变压器N1)的输出端与第一输出电阻 R31串联后,与第一输出电容C32的一端以及第二输出电阻R32的一端连接,第二输出电阻R32的另一端与第一级变压器N1的第二接地端连接,第二接地端与处理器的地线(即图2中示意的GND2)连接,图2中示意的多处GND2 是本实施例的回声消除电路的公共地。即,第一级变压器N1的输出端与第一输出电阻R31串联后,再与第二输出电阻R32并联,最后再串联第一输出电容C32。由图2可知,本实施例的音频信号线的地线和处理器地线完全隔离,避免了由于扬声器的地线和处理器的地线共用一个地导致的交流声干扰。
第一输出电容C32的另一端与噪声通道23连接,噪声通道23与处理器的音频输入端(音频输入端即音频端口)连接。这里的第一输入电容C11和第一输出电容C32为隔直电容,一般地,可以选用容值为4.7uF的隔直电容。隔直电容是指将信号中直流成分阻断,而让交流成分顺利传递到后级电路的电容。
上述是以左声道为例对电路结构进行的说明,由于图2中右声道的电路结构和左声道的相同,因此右声道的电路结构不再重复赘述。
由图2所述可知,本实施例中通过第一输入电阻、第一输入电容和第二输入电阻构成输入匹配网络,实现从对应的扬声器的声音通道中提取部分信号作为回声消除参考信号的目的。本实施例的输入匹配网络的作用是实现扬声器的输出阻抗与变压器的输入阻抗相匹配,即,保证从大功率的扬声器信号中提取变压器工作频率的功率信号,一定程度上抑制工作频率以外的谐波分量和干扰。输出匹配网络的作用是保证变压器的输出阻抗与处理器的输入阻抗相匹配,减小线路反射和噪声干扰。
需要说明的是,由于扬声器的功率一般较大,在从扬声器的音频通道中声音信号中提取部分信号时,需要选择合适的变压比来确定提取的信号的功率。本实施例中通过如下公式确定输入匹配网络的器件选型:
Figure GDA0003746218540000081
其中,R12为第二输入电阻的阻值,Z1为第一级变压器的输入阻抗,R11为第一输入电阻的阻值,A1为第一级变压器(如图2中的变压器N1)的预设变压比值;变压器的变压比值是指变压器的输入电压和输出电压的比值。
实际应用中,通过选择合适的变压器输入电压和输出电压比值,实现音频信号的提取功能,即,从大功率的扬声器音频通道中提取一个小功率信号供回声消除使用。由于变压器的反向衰减高达20dB,相当于只有1/100的信号可以逆向传送,这样就避免了左右声道之间的串音问题,提高了回声消除的性能。
右声道连接的输入匹配网络的器件选型参见前述公式,这里不再赘述。
在通过与各扬声器的声音通道连接的输入匹配网络提取出小功率的回声消除参考信号之后,本实施例回声消除电路经过变压器以及与变压器连接的输出匹配网络,实现匹配变压器的阻抗和处理器的阻抗的目的,从而避免变压器和处理器的阻抗不匹配,导致信号逆向传送,影响回声消除性能的问题。
为了达到阻抗匹配,本实施例中通过如下条件确定输出匹配网络的器件选型:
Figure GDA0003746218540000082
其中,R31为第一输出电阻的阻值,K1为第一级变压器的输出阻抗,R32为第二输出电阻的阻值,G为处理器音频端口的输入阻抗。
如图2所示的回声消除电路的信号处理过程是:输入匹配网络连接左右声音通道,获取左、右声道的声音信号之后,输入到变压器N1和N2进行电感耦合和功率变换。变压器N1和N2的音频输出信号分别经过两个输出匹配网络之后,再形成一路噪声信号,然后输入到回声消除器件如DSP中进行处理,得到降噪后的信号输出。
由此,通过包含匹配网络和变压器的电路设计保证输入到DSP中的信号包含相同功率的左、右音频信息,可以更好的实现回声消除。
上述实施例中以隔离电路包含第一级变压器进行了说明,在本发明的另一个实施例中,隔离电路还可以包括:第二级变压器,具体的,各输出匹配网络的输出端与第二级变压器的输入端连接,通过第二级变压器形成一噪声通道,将回声消除参考信号形成一路噪声信号输出给处理器。
结合图2,图2中对应左、右声道的输出匹配网络相连接的实心黑点处可以用一个变压器替换,即设置第二级变压器,这样,通过设置第二级变压器,将多路回声消除参考信号合成一路噪声信号,借助变压器的隔离特性,实现各声音通道之间的隔离,保证只有音频信号通过,除了声音信号之外的其它信号被滤除,以减少噪声干扰,提高回声消除性能。
以上介绍了产品中设置两个声道时的回声消除电路的结构,同样的,当产品中包括两个以上的声道时,回声消除电路的结构相似。当需要进行更多声道的回声消除时,只需要接入对应数量的输入匹配网络,输出匹配网络和变压器即可。如图3所示,当产品中有三个声音通道,即第一声道、第二声道和第三声道时,第一声道与第一输入匹配网络连接,第一输入匹配网络与第一变压器连接,第一变压器与第一输出网络连接。第二声道与第二输入匹配网络连接,第二输入匹配网络与第二变压器连接,第二变压器与第二输出网络连接。第三声道与第三输入匹配网络连接,第三输入匹配网络与第三变压器连接,第三变压器与第三输出网络连接。第一输出网络,第二输出网络和第三输出网络相连接构建一个噪声通道,将形成的一路噪声信号输出。
同样的,其它实施例中可以把更多的音频通道在通过输入匹配网络后接入变压器,然后把变压器的输出也经过输出匹配网络后接入到一个噪声通道中,从而通过一个噪声通道将一路噪声信号发送给处理器供其处理。
由于多个声音通道的回声消除电路的工作过程和前述图2所示的电路的工作过程相同,因此这里不再重复说明。
与前述多通道回声消除电路相对应的,本发明实施例还提供了一种多通道回声消除方法,图4是本发明另一个实施例的多通道回声消除方法的流程示意图;如图4所示,多通道回声消除方法包括如下步骤:
步骤S401,通过信号提取电路从各对应扬声器的音频通道中提取部分音频信号作为回声消除参考信号,
其中,信号提取电路与扬声器的音频通道数量相同,信号提取电路的一端与对应扬声器的音频通道连接,信号提取电路的另一端连接隔离电路;
步骤S402,将与信号提取电路的另一端连接的隔离电路相互连接,形成一噪声通道,通过噪声通道将回声消除参考信号形成一路噪声信号输出给处理器;
步骤S403,处理器获取麦克风采集的声音信号,并根据输入的噪声信号以及获取的麦克风采集的声音信号,将麦克风采集的声音信号减去噪声信号,得到降噪后的信号。
在本发明的一个实施例中,将与信号提取电路的另一端连接的隔离电路相互连接,形成一噪声通道包括:选取第一级变压器,在第一级变压器的输出端连接输出匹配网络,构建隔离电路;将各输出匹配网络相互连接后形成一噪声通道。
在本发明的一个实施例中,包括:将输入匹配网络作为信号提取电路,
输入匹配网络包括:第一输入电阻,第一输入电容和第二输入电阻,
第一级变压器的输入端与第一输入电容串联后,与第二输入电阻的一端以及第一输入电阻的一端连接,
第二输入电阻的另一端与第一级变压器的第一接地端连接,第一接地端与扬声器的地线连接,
第一输入电阻的另一端连接扬声器的音频信号线,
输出匹配网络包括:第一输出电阻,第一输出电容和第二输出电阻,
第一级变压器的输出端与第一输出电阻串联后,与第一输出电容的一端以及第二输出电阻的一端连接,
第二输出电阻的另一端与第一级变压器的第二接地端连接,第二接地端与处理器的地线连接,
第一输出电容的另一端与噪声通道连接,噪声通道与所述处理器的音频输入端连接;第一输入电容和第一输出电容为隔直电容,第一级变压器的工作频率的范围与输出到扬声器的声音信号的频率范围一致。
在本发明的一个实施例中,将与信号提取电路的另一端连接的隔离电路相互连接,形成一噪声通道包括:选取第一级变压器,在第一级变压器的输出端连接输出匹配网络,将输出匹配网络与一个第二级变压器的输入端连接,将各第二级变压器的输出端相连接后形成一噪声通道。
另外,本发明实施例中提供了一种智能设备,该智能设备50包括多通道回声消除电路501,该多通道回声消除电路501即为前述实施例中的多通道回声消除电路。通过采用本发明实施例的多通道回声消除电路,使得本发明实施例的智能设备,提高了回声消除性能进而改善了用户的语音交互体验,提升了智能设备的市场竞争力。
综上所述,本发明实施例的回声消除电路和方法,通过分别从各扬声器声道提取的回声消除参考信号,然后形成一个噪声信号经噪声声道输出给处理器,支持多声道的回声消除处理,降低了对于处理器的要求,处理器只需要一个噪声通道,节省成本。另外,各个扬声器的声音通道之间保持足够的隔离,避免了串音问题。而且,扬声器与处理器的GND地网络保持足够的隔离,避免产生共地噪声,提高了回声消除性能。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,在本发明的上述教导下,本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白,上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的,本发明的保护范围以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种多通道回声消除电路,其特征在于,包括与扬声器的音频通道对应数量的信号提取电路、隔离电路,以及处理器;
所述信号提取电路一端与对应扬声器的音频通道连接,用于从对应扬声器的音频通道中提取部分音频信号作为回声消除参考信号;
所述信号提取电路的另一端连接隔离电路,
所述隔离电路包括:第一级变压器和与所述第一级变压器的输出端连接的输出匹配网络,所述信号提取电路为输入匹配网络,对应扬声器的音频信号通过所述输入匹配网络后得到回声消除参考信号,回声消除参考信号输入到对应的第一级变压器,
所述输入匹配网络包括:第一输入电阻,第一输入电容和第二输入电阻,
第一级变压器的输入端与所述第一输入电容串联后,与所述第二输入电阻的一端以及所述第一输入电阻的一端连接,
所述第二输入电阻的另一端与所述第一级变压器的第一接地端连接,所述第一接地端与扬声器的地线连接,
所述第一输入电阻的另一端连接所述扬声器的音频信号线,
所述输出匹配网络包括:第一输出电阻,第一输出电容和第二输出电阻,
第一级变压器的输出端与所述第一输出电阻串联后,与所述第一输出电容的一端以及所述第二输出电阻的一端连接,
所述第二输出电阻的另一端与所述第一级变压器的第二接地端连接,所述第二接地端与处理器的地线连接,
所述第一输出电容的另一端与噪声通道连接,所述噪声通道与所述处理器的音频输入端连接;
各所述隔离电路相互连接后形成一噪声通道,将各所述信号提取电路提取的回声消除参考信号形成一路噪声信号输出给所述处理器,
所述处理器根据输入的所述噪声信号以及获取的麦克风采集的声音信号,将麦克风采集的声音信号减去所述噪声信号,得到降噪后的信号。
2.根据权利要求1所述的多通道回声消除电路,其特征在于,所述隔离电路还包括:第二级变压器,
各所述输出匹配网络的输出端与所述第二级变压器的输入端连接,通过所述第二级变压器形成一噪声通道,将所述回声消除参考信号形成一路噪声信号输出给所述处理器。
3.根据权利要求1所述的多通道回声消除电路,其特征在于,所述输入匹配网络的器件选型满足如下条件:
Figure 52726DEST_PATH_IMAGE001
其中,R12为第二输入电阻的阻值,Z1为第一级变压器的输入阻抗,R11为第一输入电阻的阻值,A1为第一级变压器的预设变压比值;
输出匹配网络的器件选型满足如下条件:
Figure 19414DEST_PATH_IMAGE002
其中,R31为第一输出电阻的阻值,K1为第一级变压器的输出阻抗,R32为第二输出电阻的阻值,G为处理器音频端口的输入阻抗。
4.根据权利要求1所述的多通道回声消除电路,其特征在于,
所述第一输入电容和所述第一输出电容为隔直电容,
所述第一级变压器的工作频率范围与输出到扬声器的声音信号的频率范围一致。
5.一种多通道回声消除方法,其特征在于,包括:
通过信号提取电路从各对应扬声器的音频通道中提取部分音频信号作为回声消除参考信号,其中,所述信号提取电路与扬声器的音频通道数量相同,信号提取电路的一端与对应扬声器的音频通道连接,信号提取电路的另一端连接隔离电路,其中包括:选取第一级变压器,在所述第一级变压器的输出端连接输出匹配网络,构建隔离电路,将输入匹配网络作为所述信号提取电路,
所述输入匹配网络包括:第一输入电阻,第一输入电容和第二输入电阻,
第一级变压器的输入端与所述第一输入电容串联后,与所述第二输入电阻的一端以及所述第一输入电阻的一端连接,
所述第二输入电阻的另一端与所述第一级变压器的第一接地端连接,所述第一接地端与扬声器的地线连接,
所述第一输入电阻的另一端连接所述扬声器的音频信号线,
所述输出匹配网络包括:第一输出电阻,第一输出电容和第二输出电阻,
第一级变压器的输出端与所述第一输出电阻串联后,与所述第一输出电容的一端以及所述第二输出电阻的一端连接,
所述第二输出电阻的另一端与所述第一级变压器的第二接地端连接,所述第二接地端与处理器的地线连接,
所述第一输出电容的另一端与噪声通道连接,所述噪声通道与所述处理器的音频输入端连接;
所述第一输入电容和所述第一输出电容为隔直电容,
所述第一级变压器的工作频率的范围与输出到扬声器的声音信号的频率范围一致;
将各所述输出匹配网络相互连接后形成一噪声通道,通过所述噪声通道将所述回声消除参考信号形成一路噪声信号输出给处理器;
所述处理器获取麦克风采集的声音信号,并根据所述输入的噪声信号以及获取的麦克风采集的声音信号,将麦克风采集的声音信号减去所述噪声信号,得到降噪后的信号。
6.一种智能设备,其特征在于,包括:如权利要求1-4任一所述的多通道回声消除电路。
CN201710452304.5A 2017-06-15 2017-06-15 一种多通道回声消除电路、方法和智能设备 Active CN107105366B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710452304.5A CN107105366B (zh) 2017-06-15 2017-06-15 一种多通道回声消除电路、方法和智能设备
PCT/CN2017/115229 WO2018227902A1 (zh) 2017-06-15 2017-12-08 一种多通道回声消除电路、方法和智能设备
US15/780,156 US10643634B2 (en) 2017-06-15 2017-12-08 Multichannel echo cancellation circuit and method and smart device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710452304.5A CN107105366B (zh) 2017-06-15 2017-06-15 一种多通道回声消除电路、方法和智能设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107105366A CN107105366A (zh) 2017-08-29
CN107105366B true CN107105366B (zh) 2022-09-23

Family

ID=59660359

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710452304.5A Active CN107105366B (zh) 2017-06-15 2017-06-15 一种多通道回声消除电路、方法和智能设备

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10643634B2 (zh)
CN (1) CN107105366B (zh)
WO (1) WO2018227902A1 (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107105366B (zh) * 2017-06-15 2022-09-23 歌尔股份有限公司 一种多通道回声消除电路、方法和智能设备
US10511909B2 (en) * 2017-11-29 2019-12-17 Boomcloud 360, Inc. Crosstalk cancellation for opposite-facing transaural loudspeaker systems
CN108335701B (zh) * 2018-01-24 2021-04-13 青岛海信移动通信技术股份有限公司 一种进行声音降噪的方法及设备
WO2020063798A1 (zh) * 2018-09-27 2020-04-02 深圳市冠旭电子股份有限公司 一种回声消除方法、装置及智能音箱
CN111356058B (zh) * 2018-12-20 2021-08-20 深圳市冠旭电子股份有限公司 一种回声消除方法、装置及智能音箱
CN110956973A (zh) * 2018-09-27 2020-04-03 深圳市冠旭电子股份有限公司 一种回声消除方法、装置及智能终端
CN111261179A (zh) * 2018-11-30 2020-06-09 阿里巴巴集团控股有限公司 回声消除方法及装置和智能设备
CN109495082A (zh) * 2018-12-29 2019-03-19 合肥惠科金扬科技有限公司 一种音频传输的多级匹配电路、方法及终端设备
CN110086434A (zh) * 2019-02-28 2019-08-02 厦门优迅高速芯片有限公司 一种提升跨阻放大电路中rssi脚抗噪能力的电路
CN110310654A (zh) * 2019-07-26 2019-10-08 歌尔科技有限公司 回声消除方法及装置、电子设备、可读存储介质
CN111182118B (zh) * 2020-01-03 2021-05-25 维沃移动通信有限公司 一种音量调节方法及电子设备
CN111756943B (zh) * 2020-06-05 2021-04-20 中原工学院 一种增广复值成比例子带自适应立体声学回声消除方法
CN111726464B (zh) * 2020-06-29 2021-04-20 珠海全志科技股份有限公司 一种多通道回声滤除方法、滤除装置和可读存储介质
CN113316047B (zh) * 2021-04-16 2023-04-14 杭州涂鸦信息技术有限公司 一种拾音设备
CN115696140B (zh) * 2022-12-05 2023-05-26 长沙东玛克信息科技有限公司 一种教室音频多通道回声消除方法
CN116261081B (zh) * 2023-05-16 2023-08-01 合肥联宝信息技术有限公司 一种耳机电路及其控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102572644A (zh) * 2010-12-29 2012-07-11 上海博泰悦臻电子设备制造有限公司 麦克风装置
KR20130071520A (ko) * 2011-12-21 2013-07-01 황정진 미확인 시스템 모델링 방법 및 이를 이용한 하울링 제거 오디오 시스템
CN104464739A (zh) * 2013-09-18 2015-03-25 华为技术有限公司 音频信号处理方法及装置、差分波束形成方法及装置
CN106548783A (zh) * 2016-12-09 2017-03-29 西安Tcl软件开发有限公司 语音增强方法、装置及智能音箱、智能电视

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3060265A (en) * 1960-01-26 1962-10-23 Itt Conference call circuit
IT1246839B (it) * 1990-07-13 1994-11-28 Flaminio Frassinetti Apparecchiatura per la miscelazione, a separazione di banda, di segnali elettrici.
FR2762467B1 (fr) * 1997-04-16 1999-07-02 France Telecom Procede d'annulation d'echo acoustique multi-voies et annuleur d'echo acoustique multi-voies
AU3430199A (en) * 1998-04-08 1999-11-01 British Telecommunications Public Limited Company Echo cancellation
WO2001061863A1 (en) * 2000-02-17 2001-08-23 Analog Devices, Inc. Isolation system with analog communication across an isolation barrier
US20020054685A1 (en) * 2000-11-09 2002-05-09 Carlos Avendano System for suppressing acoustic echoes and interferences in multi-channel audio systems
BRPI0704910E2 (pt) * 2007-09-26 2010-03-16 Fernando Eid Pires aperfeiçoamento introduzido em equipamento de áudio
CN101562669B (zh) * 2009-03-11 2012-10-03 上海朗谷电子科技有限公司 自适应全双工全频段回声消除的方法
US9160864B2 (en) * 2011-01-05 2015-10-13 Conexant Systems, Inc. Systems and methods for stereo echo cancellation
US8804977B2 (en) * 2011-03-18 2014-08-12 Dolby Laboratories Licensing Corporation Nonlinear reference signal processing for echo suppression
JP6094479B2 (ja) * 2011-05-19 2017-03-15 日本電気株式会社 音声処理装置、音声処理方法および音声処理プログラムを記録した記録媒体
US9343078B2 (en) 2012-01-09 2016-05-17 Intel Corporation Pre-process (amplitude distortion) and post-process (phase synchronization) for linear AEC system
US9445196B2 (en) * 2013-07-24 2016-09-13 Mh Acoustics Llc Inter-channel coherence reduction for stereophonic and multichannel acoustic echo cancellation
US9659555B1 (en) * 2016-02-09 2017-05-23 Amazon Technologies, Inc. Multichannel acoustic echo cancellation
CN107105366B (zh) 2017-06-15 2022-09-23 歌尔股份有限公司 一种多通道回声消除电路、方法和智能设备

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102572644A (zh) * 2010-12-29 2012-07-11 上海博泰悦臻电子设备制造有限公司 麦克风装置
KR20130071520A (ko) * 2011-12-21 2013-07-01 황정진 미확인 시스템 모델링 방법 및 이를 이용한 하울링 제거 오디오 시스템
CN104464739A (zh) * 2013-09-18 2015-03-25 华为技术有限公司 音频信号处理方法及装置、差分波束形成方法及装置
CN106548783A (zh) * 2016-12-09 2017-03-29 西安Tcl软件开发有限公司 语音增强方法、装置及智能音箱、智能电视

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018227902A1 (zh) 2018-12-20
CN107105366A (zh) 2017-08-29
US10643634B2 (en) 2020-05-05
US20190362733A1 (en) 2019-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107105366B (zh) 一种多通道回声消除电路、方法和智能设备
CN108630217B (zh) 具有减少的残余回声的回声消除系统和方法
US10121490B2 (en) Acoustic signal processing system capable of detecting double-talk and method
WO2011044395A1 (en) An input signal mismatch compensation system
CN101140760A (zh) 一种声音信号采集处理系统及方法
CN105959874A (zh) 移动终端及其降低音频噪声的方法
TW201503114A (zh) 行動裝置之音訊回聲與背景雜訊即時性降低
US9491306B2 (en) Signal processing control in an audio device
CN111356058B (zh) 一种回声消除方法、装置及智能音箱
EP3611936B1 (en) Noise elimination device, noise elimination method and noise elimination program
US8005206B1 (en) VDSL splitter
CN102572644A (zh) 麦克风装置
CN207022188U (zh) 一种多通道回声消除电路和智能设备
CN106375525A (zh) 一种抗扰电路
Fukui et al. Double-talk robust acoustic echo cancellation for CD-quality hands-free videoconferencing system
CN212992396U (zh) 一种回声消除电路、装置及视频系统
CN102543093B (zh) 麦克风装置
CN210444310U (zh) 电话机系统及话机消噪模组
CN1728886A (zh) 一种具有回音抵消功能的麦克风
Surin et al. An adaptive noise decorrelation technique for stereophonic acoustic echo cancellation
CN201965907U (zh) 麦克风装置
JP6945158B2 (ja) 通話装置、プログラム及び通話システム
CN105228058A (zh) 一种具有降低多路音源噪声的音频系统及其控制方法
CN1262818A (zh) 通信系统中消除回声的方法、通信装置和无绳电话装置的无线电基站
CN105992098B (zh) 一种音频输入电路及电子终端

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant